НАУКИ О ЗЕМЛЕ. Общая и региональная геология, петрология и вулканология
Приводится петрохимическая характеристика серии силикатных пород щелочных ультраосновных пород и сиенитов с карбонатитами Томторского массива и рассматривается изменение их составов на экспериментально изученных тройных диаграммах фазовых состояний. В процессе такого анализа по различным сечениям «расширенного базальтового тетраэдра» Ne–Fo–SiO2– La, охватывающего как кварцнормативные (толеитовые), так и нефелиннормативные (щелочные) составы, дается интерпретация возможных трендов эволюции Томторской рудно-магматической системы. Существование таких полихронных сложных рудно-магматических кольцевых комплексов, как Томторский массив, свидетельствует о наличии в литосферной мантии внутриплитных глубинных крупных магмогенерирующих очагов. Уникальная комплексная благородно-редкометалльная рудоносность, широкий спектр изверженных пород от ультраосновных до средних магматитов, обогащенных летучими и рудными компонентами, являются признаками неистощенности исходных расплавов. Подобные легкоплавкие очаги законсервированных в литосферной мантии остаточных расплавов кимберлитового, щелочно-базальтоидного, лампроитового, карбонатитового составов при последующих благоприятных геодинамических обстановках подвергаются быстрому всплытию, претерпевая декомпрессионное расплавление и формируя концентрически-зональные платформенные комплексы ультраосновных-щелочных пород с карбонатитами. Преимущественная приуроченность фанерозойских щелочно-ультраосновных комплексов пород к периферии Сибирской платформы связывается с заложением их потенциальных очагов во время формирования крупных изверженных провинций в результате распада суперконтинента Родиния с расхождением Северо-Азиатского (Сибирского) и Северо-Американского (Лаврентия) кратонов, начавшегося в неопротерозойское время.
Проведена апробация нового метода компьютерного анализа симметрии реальной формы кристаллов алмаза додекаэдрического габитуса. Получены первые объективные данные об искаженной форме кристаллов из россыпей Якутской алмазоносной провинции: россыпи Холомолоох, Анабарского алмазоносного района и россыпи Пироповый ручей Далдыно-Алакитского алмазоносного района. Показана принципиальная возможность анализа симметрии реальной формы округлых додекаэдроидов алмаза с помощью надежных инструментальных измерений кристаллов. По сравнению с додекаэдрами кимберлитового происхождения из россыпи Пироповый ручей додекаэдроиды из россыпи Холомолоох (представляющие россыпи северо-востока Сибирской платформы) имеют более значительную степень искривления выпуклых граней додекаэдроидов, что требует внесения поправок в результаты измерения расстояний между параллельными гранями. Расхождение результатов измерений между искривленными гранями додекаэдрических кристаллов кимберлитового происхождения находится в пределах погрешности измерений прибора и не требует корректировки. У кристаллов из россыпи Пироповый ручей зафиксировано 7, а из россыпи Холомолоох 13 морфологических типов искажения ромбододекаэдра. Общими морфологическими типами искаженного ромбододекаэдра для месторождений являются разновидности № 2 [0363], № 5 [0444], № 7 [0444], № 8 [0462] с соответствующими гранными наборами. Внешняя симметрия кристаллов в основном отвечает низшим категориям точечных групп симметрии. Впервые у додекаэдроидов алмаза отмечена внешняя псевдотригональная симметрия группы 32, обнаруженная у кристаллов из россыпи Холомолоох.
Изучены типоморфные особенности россыпного золота бассейнов рек Анабар и Большая Куонамка с целью определения его индикаторных признаков для прогнозирования потенциальных коренных источников. Обосновано, что основными источниками золота являются золотоносные проме- жуточные коллекторы. Индикаторными типоморфными признаками данного золота являются: мелкий размер (–0,5 мм), чешуйчатая и пластинчатая форма, грубошагреневая поверхность с отпечатками вдавливания минералов и высокая пробность (900–999 ‰). Наиболее информативная особенность – его весьма измененное внутреннее строение, представленное структурами грануляции и перекристаллиза- ции. Наряду с этим обнаружено золото рудного облика ближнего сноса. Характерные признаки данного золота – весьма мелкий размер (–0,2 мм) и угловато-комковидные формы индивидов, практически не- обработанная пористая поверхность, широкий диапазон вариаций (535–999 ‰) пробности, крайне неод- нородный химический состав и сложное многофазное внутреннее строение. Это свидетельствует о наличии близлежащих коренных источников. Последними могли служить гидротермально-метасомати- ческие образования с вкрапленным золотосульфидным оруденением, обнаруженные нами на участках тектонической трещиноватости карбонатных пород, развитых в зонах разломов. По эпигенетическим минеральным ассоциациям выделяются кварц-калишпатовые и кремнисто-кварцевые гидротермально- метасоматические образования. Рудная минерализация вкрапленного типа представлена золотом, пи- ритом, халькопиритом, галенитом, сфалеритом и серебром. Самородное золото обнаружено в свобод- ном виде, а также в ассоциации с пиритом (кварцевые метасоматиты) и калиевым полевым шпатом (калишпатовые метасоматиты). Таким образом, впервые на изученной территории обнаружены и де- тально изучены приразломные гидротермально-метасоматические образования с золотосульфидным вкрапленным оруденением. В результате выполненных исследований выявлены индикаторные типо- морфные признаки мелкого золота ближнего сноса для этих предполагаемых коренных источников.
Представлены результаты термохронологических исследований, проведенных во фронте северной части Верхоянского складчато-надвигового пояса и Приверхоянского краевого прогиба с целью установления основных возрастных рубежей палеоподнятий и возможной их связи с тектоническими событиями. На основе метода трекового датирования апатита, извлеченного из двенадцати образцов песчаников пермского–эоценового возраста, было уверенно установлено термотектоническое событие, произошедшее 77–57 млн лет назад (кампан–палеоцен), сопровождавшееся высокими скоростями денудации. Предполагается, что в это время происходила заключительная стадия формирования фронта Хараулахского антиклинория. В эоценовых отложениях Кенгдейского грабена преобладают зерна апатита, имеющие трековые возраста около 73,6±3,5 млн лет, близкие к этому термохронологическому событию. Вероятно, при накоплении этих толщ происходил размыв поднимающегося горно-складчатого сооружения. Предполагается, что на исследованной территории происходил еще ряд термотектонических событий 110–55, 95–90, 50–25, 45–40 млн лет назад.
Рассмотрена проблема тектонического строения и происхождения террейнов Верхоянского складчато-надвигового пояса. Изучение их не полное и вызывает замечания и вопросы, часть которых обсуждается. Кроме того, обсуждаемые исследования опираются большей частью на разного рода предположения и допущения, которые всегда рождают новые. Одно из решений этой проблемы предполагает, что Верхояно-Колымская система мезозоид (ВКСМ) была сформирована в средней юре–начале раннего мела в процессе коллизии, столкновения с Сибирским континентом различных блоков земной коры или террейнов малых океанов, окраинных морей, задуговых бассейнов, микроконтинентов и островных дуг, которые располагались в пределах перикратонной конвергентной зоны или в тылу конвергентной границы, обрамлявшей побережье СевероАзиатского континента. Характерная особенность террейнов ВКСМ заключается в том, что они представляют собой коллизионные террейны, слагающие орогенные системы с изометричным мозаичным рисунком, которые отличаются от линейных орогенных систем, сложенных аккреционными террейнами.
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. Экология
Авторами предложена оригинальная методика реконструкции палеоклиматических параметров на основе изучения особенностей современного пространственного распространения отдельных видов растений и их связи с климатическими градиентами. В ходе исследований были построены климатограммы по средним температурам января и июля, а также по среднегодовому количеству осадков, соответствующие современным ареалам анализируемых видов растений. Для реконструкции палеоклиматов задействованы виды растений, отсутствующие в современной флоре рассмотренных регионов. Для реконструкции климата позднего плейстоцена Якутии проводится построение климатограмм, при помощи пространственного анализа с использованием ГИС-пакета ArgGIS 10.1 (ESRI, Inc.) с подключением модуля Spatial Analyst. Пространственный анализ основывался на определении амплитуд климатических показателей для каждого вида путем экстракции данных из климатических растров шаблоном современных ареалов, полученных из анализа литературы и флористических баз данных. Получены данные, что среднегодовые температуры июля в каргинский термохрон на севере Якутии были почти на 8 °С выше современных. Значительно выше по сравнению с современными сумма годовых осадков.
Проведено изучение растительности скальных выходов р. Синяя. Уточнен ареал редкого вида Redowskia sophiifolia, выявлена его численность, возрастная структура, изучены дру гие экологические и биологические параметры, описаны места обитания. Работа проведена в пе риод цветения вида, так как в это время растение хорошо видно на труднодоступных отвесных скалах. Самое большое количество генеративных особей Redowskia sophiifolia отмечено на скалах
№ 20 и 19 в окрестностях ручья Улахан Чагын. В среднем на одном массиве скального выхода выяв лено произрастание от 50 до 100 цветущих растений. Популяция Redowskia в бассейне р. Синяя независимая, способная к самоподдержанию семенным путем и занимает более прочное положе ние, чем популяция вида на Ленских Столбах. Таким образом, предполагается, что Синские Столбы являются центром ареала Redowskia sophiifolia.
Отражены итоги научных исследований по изучению рекреационного потенциала г. Кисилях Янского плоскогорья. Материалом послужили сведения, собранные на ключевых участках на всем протяжении туристической тропы «Эльгетск–Кисилях». Изучены ландшафтное, флористико-геоботаническое разнообразие, оценены степень эстетичности ландшафтов, устойчивость природных комплексов к антропогенным воздействиям, определены допустимые рекреационные нагрузки, стадии дигрессии (зоны нарушения), выделены охраняемые виды растений и растительные сообщества. Гора Кисилях обладает уникальными условиями для организации различных видов экотуризма. Развитие туристической деятельности и соответствующей инфраструктуры должно здесь происходить при приоритетном учете природоохранных ограничений. Для средневлажных брусничных лиственничных редколесий шлейфов г. Кисилях современная рекреационная нагрузка в среднем 500 человек в сезон может быть признана предельно допустимой. Во всех видах туров рекомендуются организованные туристские группы небольшого размера – не более 10 туристов и 2 сопровождающих. Для сохранения природных ландшафтов, объектов в естественном состоянии и развития туризма на территории г. Кисилях разработаны конкретные рекомендации по организации, благоустройству, зонированию экотропы, охране и мониторингу прилегающих экосистем.
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. Биологические ресурсы
14–20 августа 2012 года на территории питомника «Тымпынай» (Горный район, Якутия) изучены типы лугов, видовой состав, надземная фитомасса и особенности питания лес ных бизонов на естественном пастбище долины р. Тымпынай. Наиболее продуктивны разнотравно вейниковоосоковые и разнотравномятликовоосоковые луга, приуроченные к более влажным ме стам долины р. Тымпынай (более 47 ц/га). Разнотравнозлаковоосоковые луга, приуроченные к наи более сухим возвышенным участкам, наименее урожайны – 24,5 ц/га. Надземная масса растений на исследованных лугах в среднем варьирует в пределах 20–33 ц/га. Состав травостоя этих лугов: зла ки – 28,3 %, осоки – 52,3, бобовые – 1,6, разнотравье – 2, ветошь – 15,8 %. По нашему мнению, видовой состав и продуктивность надземной фитомассы растительности долины р. Тымпынай более чем подходит для круглогодичного вольного или полувольного содержания лесных бизонов.
Представлены результаты обобщения геоботанических и картографических материалов, полученных на территории Юго-Запада Якутии в период с 2005 г. по настоящее время. Растительный покров района исследований формируется по сравнению с другими районами в условиях лучшей теплообеспеченности при большем количестве осадков, пониженной континентальности климата. Для лесов региона характерна высокая мозаичность типов, приуроченных к различным проявлениям ландшафта. Для корректного объединения выделенных в результате полевых исследований типов лесной растительности и сопоставления их с результатом анализа спутниковых снимков выделены единые критерии, отражающие общность происхождения, состава и расположения новых выделов. Для более качественной цифровой классификации лесных участков требовалось наличие готового цифрового рельефа и использование его производных: карты уклонов, экспозиции. Условия рельефа оказывают решающее влияние на развитие лесных сообществ, определяя их облик и типологическое положение. Определено, что ни визуальное определение, ни использование специализированных вегетационных индексов не дают возможности с высокой точностью определять лесную растительность до типа леса. Максимальной единицей дешифровки лесной растительности со спутниковых снимков являются группы типов и формации лесов, что и делает корректное выделение обобщенных растительных комплексов на картографических продуктах актуальным.
Изучена эффективность антирадикального и антиоксидантного действия экстрактов вздутоплодника сибирского (Phlojodicarpus sibiricus Steph. ex Spreng), родиолы розовой (Rhodiola rosea L.), родиолы северной (Rhodiola borealis Boriss) и ряски малой (L. minor). Антиоксидантная активность экстрактов корней исследовались в зависимости от концентрации экстрагента (40 и 70%-е водно-этанольные смеси). Установлено, что в отношении DPPH и ABTS+ радикалов противорадикальная активность всех экстрактов составляла 90–99 %. Наиболее эффективными в гашении супероксид-радикала были экстракты корней R. borealis, R. rosea, надземных органов R. rosea и каллуса P. sibiricus. Все изученные экстракты P. sibiricus и R. rosea имели высокий уровень ингибирования NO-радикалов. Экстракты R. rosea якутской популяции превосходили по гашению NO-радикалов коммерческий препарат R. rosea и экстракты R. borealis. В моделях индуцированного ПОЛ высокая эффективность ингибирования свободно-радикального окисления отмечалась у 40%-х экстрактов корней R. rosea (54–59 %), R. borealis и P. sibiricus (34–36 %). В результате сравнения антирадикальной и антиоксидантной активности экстрактов в зависимости от концентрации экстрагента установлена наибольшая эффективность гашения радикалов 40%-ми водно-этанольными экстрактами. Показана возможность рассмотрения экстрактов исследованных растений в качестве средств снижения свободнорадикальной нагрузки на организм. Отмечено, что антиоксидантная активность экстрактов из корней и надземной части R. rosea, P. sibiricus и его каллуса была сравнима с коммерческими препаратами корней родиолы розовой и женьшеня, а также превосходила их в отношении ингибирования некоторых типов свободных радикалов.
В статье приведены сведения о дополнениях и изменениях в списке охраняемых видов чешуекрылых для третьего издания Красной книги Республики Саха (Якутия). На основании исследований лепидоптерофауны, проведенных за последние два десятилетия, рекомендовано включить новое издание Красной книги Якутии 36 редких видов чешуекрылых из 25 родов и 11 семейств. Из них 12 видов предложено впервые: Hepialus humuli (Linnaeus, 1758), Scardia boletella (Fabricius, 1794), Endromis versicolora (Linnaeus, 1758), Actias artemis (Bremer & Grey, 1852), Ahlbergia frivaldskyi (Lederer, 1853), Pseudophilothes jacuticus Korshunov & Viidalepp, 1980, Phengaris telejus (Bergsträsser, 1779), Neptis sappho (Pallas, 1771), Lasiommata petropolitana (Fabricius, 1787), Erebia ajanensis Ménétriés, 1857, Erebia neriene (Boeber, 1809), Oeneis urda (Eversmann, 1847). Среди 36 видов 16 видов отнесено к угрожаемым видам, для которых рекомендуется проведение охранных мероприятий. В I категорию Красной книги предложено внести 2 вида (Pseudophilothes jacuticus Korshunov & Viidalepp, 1980, Oeneis ammosovi (Dubatolov et Korshunov, 1988)), во II категорию – 3 вида (Parnassius arcticus (Eisner, 1968), Parnassius apollo (Linnaeus, 1758), Erebia callias tsherskiensis (Dubatolov, 1992)), в III категорию – 11 видов (Scardia boletella (Fabricius, 1794), Endromis versicolora (Linnaeus, 1758), Sphinx ligustri (Linnaeus, 1758), Actias artemis (Bremer & Grey, 1852), Arctia olschwangi (Dubatolov, 1990), Borearctia menetriesii (Eversmann, 1846), Holoarctia puengeleri (O. Bang-Haas, 1927), Pararctia subnebulosa tundrana (Tschistjakov, 1990), Colias nastes jacutica Kurentzov, 1970, Ahlbergia frivaldskyi (Lederer, 1853), Oeneis urda (Eversmann, 1847)). Остальные 20 видов рекомендовано внести в Перечень видов, нуждающихся в особом внимании к состоянию их популяций в природной среде (Приложение). Состояние этих видов также вызывает опасения, но для уточнения необходимости мер охраны требуются дополнительные исследования и мониторинг.
МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. Материаловедение
На основе математического моделирования теоретически исследуется тепловой процесс при электромуфтовой сварке полиэтиленовых труб для газопроводов соединительными муфтами с закладными нагревательными элементами. Исследуется влияние температуры окружающего воздуха на динамику температурного поля при электромуфтовой сварке полиэтиленовых труб. Математическая модель теплового процесса сварки учитывает геометрические размеры, теплофизические свойства материала свариваемых труб и муфты, температуру окружающего воздуха, скрытую теплоту фазового превращения полиэтилена, напряжение, подаваемое на закладной нагреватель. Приводятся результаты численного расчета теплового процесса сварки при различных температурах окружающего воздуха. Разработана методика определения параметров электромуфтовой сварки полиэтиленовых труб, обеспечивающих протекание теплового процесса при низких температурах окружающего воздуха по закономерностям, свойственным при сварке при допустимых температурах. Показано, что для обеспечения допустимой динамики температурного поля при температурах воздуха ниже нормативных, необходимо предварительно перед сваркой подогреть муфту и свариваемые участки труб. Предварительный подогрев осуществляется вмонтированным штатным нагревателем. Для снижения скорости охлаждения сварного муфтового соединения предлагается использование слоя теплоизоляции. Приведены рекомендуемые технологические параметры электромуфтовой сварки для труб ПЭ 80 ГАЗ SDR 11 63×5,8 при температурах воздуха ниже нормативных.
Исследована надмолекулярная структура сварного соединения полипропиленовых труб, выполненных в раструб, при положительных и отрицательных температурах окружающего воздуха. Подтверждена выдвинутая авторами гипотеза о том, что, независимо от температуры окружающего воздуха при сварке полипропилена, структура шва под поверхностным слоем сварного соединения становится сферолитной, как у основного полимерного материала. При сварке полимерных материалов в условиях низких температур окружающего воздуха влияние кондуктивного теплоотвода на формирование надмолекулярной структуры околошовной зоны сварного соединения проявляется особенно ярко, вследствие низкого коэффициента теплопроводности. Установлено, что надмолекулярная структура сварного соединения полипропиленовых труб, выполненного в раструб, при –30 °С по разработанной в ИПНГ СО РАН и запатентованной технологии сварки полимерных труб близка к структуре соединения, произведенного при комнатной температуре. Показано, что в зоне термического влияния сварного соединения полипропиленовых труб, сваренного даже при около 0 °С, обнаруживаются области с деструктурированной надмолекулярной структурой. Приведены направления дальнейших исследований.
Обоснована необходимость проведения климатических испытаний полимерных материалов, так как факторы среды являются определяющими при прогнозировании срока службы, надежности и долговечности изделий. Показано, что одним из наиболее агрессивных факторов, обусловливающих преждевременный выход из строя изделий из полимерных материалов, является УФизлучение, под воздействием которого в материале начинают протекать необратимые химические изменения. Для предотвращения протекания радикальных цепных реакций используют специальные функциональные добавки – стабилизаторы. Для проведения комплексных климатических исследований в качестве объектов исследования выбраны композиционные материалы на основе полиэтилена марки 273-83 с добавлением стабилизирующих добавок марок СО3, СО4 и Стафен, разработанных в НИОХ СО РАН. Состав композитов выбран исходя из исследования физико-механических свойств композитов различного состава. Комплексные климатические исследования показали, что одной из наиболее чувствительных характеристик к воздействию естественных климатических факторов является удлинение при разрыве. Экспонирование композитов в течение 9–12 месяцев приводит к охрупчиванию исследованных материалов и потере их работоспособности, что в структурном плане отражается в трансформации надмолекулярной структуры с образованием менее крупных и неоднородных образований. Установлено, что стабилизаторы СО3 и СО4 наиболее эффективны для защиты неокрашенных изделий из полиэтилена от УФ-излучения, их применение позволяет продлить срок службы материала в условиях непрерывного воздействия естественных климатических факторов региона на 3 месяца и более. Повышение концентрации стабилизирующих добавок может обеспечить дополнительное повышение надежности и долговечности.
ISSN 2686-9683 (Online)